Resumos do V CBA - Outras temáticas
Cálculo da área de floresta necessária para mitigar o impacto ambiental de uma
indústria gráfica: comparação entre a metodologia emergética e a análise de
energia bruta
Forest area calculation to mitigate the environmental impact of a graphical industry:
comparison between emergy and energy analysis
AGOSTINHO, Feni; CAVALETT, Otávio; ORTEGA, Enrique
Unicamp - Faculdade de Engenharia de Alimentos - Laboratório de Engenharia Ecológica, CP 6121, CEP
13083-970, Campinas, SP - [email protected]
Resumo
Neste trabalho foram comparados dois métodos que convertem a energia
correspondente ao consumo anual de materiais e serviços de uma indústria gráfica,
como área de floresta a ser plantada com a finalidade de absorver o impacto ambiental.
O valor obtido pela Análise Emergética (115ha) foi maior porque contabiliza a energia
utilizada em todos os processos necessários para a obtenção dos insumos, inclusive a
energia obtida da natureza que outras metodologias consideram sem custo (energético).
Por outro lado, o resultado obtido pela Análise de Energia Bruta (3ha) é extremamente
conservador, pois somente considera a energia calórica dos materiais comprados.
Palavras-Chave: Emergia; Energia; Demanda bruta de energia; Fixação de CO2.
Abstract
In this work, the energy of all the materials and services used by a printing office were
converted into forest area necessary to absorb the environment impact. The value
obtained through Emergy Analysis (115ha) was considered a good approximation
because it accounts for the all energy used to obtain the inputs used by the system,
including the energy from nature that is considered free by others methodologies. The
result obtained from Gross Energy (3ha) is excessively conservative because considers
only the caloric energy of purchased materials and energy.
Key-Words: Emergy; Energy; Gross Energy Requirement; CO2 fixation.
Introdução
Um sistema de produção industrial ou de prestação de serviços deve saber qual é a área
de floresta equivalente para mitigar o impacto ambiental gerado. Esta é uma informação
importante, porém não trivial. Existem vários métodos utilizados para se obter esta
estimativa. O objetivo deste trabalho é converter o consumo energético anual de
materiais e serviços de uma indústria gráfica em área de floresta a ser plantada, para
absorver o impacto sobre o meio ambiente, usando para isso, duas metodologias:
Análise Emergética e Análise de Energia Bruta.
Material e métodos
Metodologias de avaliação
A metodologia emergética usa a energia solar incorporada (emergia solar) como base de
medida. A emergia é definida como toda a energia usada, direta ou indiretamente, na
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produção de um determinado recurso (ODUM, 1996). Considera-se nessa análise todos
os insumos necessários para produzir um recurso, incluindo as contribuições da
natureza (sol, chuva, água de poços, nascentes, solo, biomassa, etc.) e da economia
(materiais, maquinário, combustível, serviços, dinheiro, etc.).
Figura 1. Diagrama dos fluxos de energia utilizados pela indústria gráfica.
O método da contabilidade de energia bruta (BOUSTEAD & HANCOCK, 1979)
considera o requerimento bruto (direto e indireto) de energia comercial que o sistema
utiliza. Essa ferramenta fornece informações úteis sobre a eficiência energética do
sistema em escala global, contabilizando todo o suprimento de energia comercial
empregada.
Através da Figura 1 observamos a diferença entre a metodologia emergética e a
metodologia de energia bruta. A primeira contabiliza todos os fluxos de energia
necessários para produzir determinado material ou serviço, enquanto a segunda
contabiliza apenas os materiais e a energia comprada (destacado em vermelho).
Dados de consumo mensal do sistema avaliado
Energia elétrica: 3000kWh; Combustível (gasolina): 550 litros; Água: 29m3; Toner:
9,1kg; Papel: 460kg; Mão-de-obra: 20 funcionários.
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Resultados e discussão
Cálculo através da Análise Emergética (ODUM, 1996)
Tabela 1. Tabela de avaliação da emergia total como soma de fluxos anuais.
Item
Valor
Combustível
Papel
Toner
Eletricidade
Água
Funcionários
2,35E+11
5,52E+03
1,09E+02
1,29E+11
1,74E+09
1,68E+10
Unidade
J
kg
kg
J
J
J
Transformidade 1
(seJ/unidade)
5,50E+05
3,90E+12
3,80E+11
2,77E+05
2,55E+05
2,80E+06
Emergia total:
Emergia
(seJ)
1,29E+17
2,15E+16
4,15E+13
3,59E+16
4,44E+14
4,70E+16
2,34E+17
A conversão da emergia total utilizada pelo sistema em área de floresta a ser plantada é
dada pela seguinte equação:
Área de floresta [ha] = Y / (NPP * Energia da biomassa* Tr )
Onde: Y = Emergia total = 2,34E+17 seJ/ano;
NPP = Produtividade líquida primária de Floresta Tropical = 13.500kg/ha/ano
(ABER e MELILLO, 2001);
Energia da biomassa = 1,51E+07 J/kg (PARDO e BROWN, 1997);
Tr = Transformidade da biomassa = 1,00E+04 seJ/J (BROWN e BARDI, 2001).
Através da equação e dos dados acima, obtemos uma área de 115ha de floresta tropical
que precisa ser plantada e preservada para igualar a emergia total gasta pelo sistema.
Cálculo através da Análise de Energia Bruta (BOUSTAED & HANCOCK, 1979)
Tabela 2. Avaliação energética (equivalência em petróleo).
Valor
Bruto
Unidade
Combustível 6600,0
Papel
5520,0
Toner
109,2
Eletricidade 3600,0
Água
348,0
Funcionários 20,0
L
Kg
Kg
kWh
m3
pessoas
Item
A
Equivalente em petróleo A
(MJ/unidade)
45,0
39,0
13,5
15,0
Energia total:
Energia comercial
total incorporada
(MJ)
297000,0
215280,0
1474,2
54000,0
567754,2
BOUSTAED & HANCOCK (1979).
1
Transformidade solar é definida como a emergia por unidade de energia disponível (exergia). A transformidade é um indicador de
eficiência do sistema, pois avalia a quantidade de emergia que entra no sistema em relação à energia produzida. Sua dimensão é
emergia/energia (seJ/J). A transformidade de um produto é calculada somando toda a emergia necessária para produzi-lo e dividindo
pela energia do produto. Transformidades são utilizadas para converter diferentes formas de energia em uma mesma unidade de
emergia. Maiores detalhes podem ser vistos em: ODUM (1996) e BROWN e ULGIATI (2004).
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A conversão da energia total utilizada pelo sistema (equivalente em petróleo) como área
de floresta a ser plantada para absorver o CO2 emitido é dada pela seguinte equação:
Área de floresta [ha] = Energia * FE * RE /NPP
Onde: Energia = energia total = 567754,2MJ/ano = 2,93E+05kWh/ano;
FE = fator de emissão = 0,25kgCO2/kWh (CT, 2007);
RE = relação estequiométrica = 0,273 tC/tCO2;
NPP (produtividade primária líquida) de Floresta Tropical = 6750kgC/ha/ano
(ABER e MELILLO, 2001).
Através da equação e dos dados acima, obtemos que uma área de 3ha de floresta
tropical precisa ser plantada para absorver o CO2 emitido na fabricação dos insumos
utilizados pelo sistema.
Comparação entre as duas metodologias
O resultado da área equivalente calculado pela análise emergética (115ha) é muito
maior que a obtida pela análise de energia bruta (3ha) porque considera toda a energia
incorporada nos recursos utilizados, incluindo a mão de obra e, indiretamente, recursos
vindos da natureza que são considerados gratuitos.
A análise de energia bruta considera apenas a área necessária para absorver o CO2
emitido devido à energia comercial utilizada na fabricação dos insumos, além disso, não
contabiliza os recursos naturais e a mão-de-obra. Como pode ser observada na Figura 1,
essa metodologia possui memória energética reduzida, pois considera apenas a energia
comercial utilizada, portanto, seus resultados são subestimados.
Para que o meio ambiente tenha capacidade de suportar aos impactos causados pelas
ações antrópicas, é necessário que a ferramenta de avaliação contabilize toda a energia
envolvida, e não somente parte dela, caso contrário os resultados serão subestimados.
A análise emergética é uma ferramenta mais robusta e deve ser utilizada no diagnóstico
de diferentes sistemas para mostrar a carga ambiental que os mesmos produzem, assim
como sugerir mudanças para reduzir esses impactos.
Referências bibliográficas
ABER, JD.; MELILLO, JM. Terrestrial Ecosystems. Harcourt Science and
Technology Company, Harcourt Academic Press. 2001. p.556.
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BOUSTEAD, I.; HANCOCK, G.F. Handbook of industrial energy analysis. Ellis
Horwood Publishers, 1979. p.422.
BROWN, M.T.; BARDI, E. Handbook of Emergy Evaluation: A Compendium of
Data for Emergy Computation Issued in a Series of Folios. Folio No.3 – Emergy of
Ecosystems. Center for Environmental Policy, Environmental Engineering Sciences,
Univ. of Florida, Gainesville. 2001, p.90. Online. Capturado em 15 jun. 2007.
Disponível na internet http://www.emergysystems.org/folios.php.
BROWN, M.T.; ULGIATI, S. Emergy analysis and environmental accounting.
Encyclopedia of Energy. v 2. 2004.
CT. Carbon Trust: making business sense of climate change. Online. Capturado em 04
abr.
2007.
Disponível
na
internet
http://www.carbontrust.co.uk/resource/
measuring_Co2/measuring_CO2_methodologies.htm.
ODUM, H.T. Environmental Accounting, Emergy and Decision Making. John
Wiley, New York, 1996. p.370.
PARDO, M.A.; BROWN, M.T. Interface Ecosystems with an Oil Spill in a Venezuelan
Tropical Savannah. Ecological Engineering. 8: 49-78. 1997.
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